淺海海底管線電纜檢測維修裝置自航模控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、一生些絲望tt巡zfM12)動力布置上，裝置主推進系統(tǒng)由首尾各一個全回轉(zhuǎn)推進器組成。因此就控制系統(tǒng)而言，簡單地移植常規(guī)船舶或潛水器控制系統(tǒng)無疑會冒很大的風(fēng)險，科學(xué)的方法應(yīng)該是針對裝置的特點進行設(shè)計，并對所設(shè)計控制系統(tǒng)進行全物理模擬，通過試驗對控制系統(tǒng)進行評價和完善，然后將經(jīng)過全物理試驗驗證的控制方案(控制器)移植到裝置中，作最終調(diào)試。為此上海交通大學(xué)水下工程研究所在承擔(dān)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)后，即設(shè)計制造了裝置的18物理模型并配以與裝置推

2、進器動力相似的推進器，使之成為自航模。以此自航模為對象，作了大量而充分的研究和試驗工作:1)在海洋工程國家重點實驗室進行了阻力試驗及水動力導(dǎo)數(shù)試驗2)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，建立了自航模的操縱性數(shù)學(xué)模型3)根據(jù)操縱性數(shù)學(xué)模型，提出多種控制方案，并通過數(shù)字仿真對這些方案的可行性進行初步驗證4)將通過數(shù)字仿真驗證的控制方案移植到自航模的控制計算機中，在海洋工程國家重點實驗室進行自航?？刂葡到y(tǒng)的全物理模擬，對動力定位、管線跟蹤等能力進行了大量的試驗，在

3、試驗中對控制方案(控制器)進行了完善，目前該試驗己取得圓滿成功，試驗的成功為下一步裝置控制系統(tǒng)的研制提供了可靠的技術(shù)保障。作者1999年11月進入上海交通大學(xué)船舶與洋工程博士后流動站后，即參加了AAM“C的設(shè)計和診驗作者在其中所作的一些研究工作。整個報告娜為飛本報告年要介紹部分(1)自航?？刂葡到y(tǒng)介紹。該部分主要介紹自航模控制系統(tǒng)的組成、工作原理以及控制方案，同時指出需要解決的問題。(2)回轉(zhuǎn)司膽回路的設(shè)計回轉(zhuǎn)機構(gòu)伺。由于主推進系統(tǒng)由首

4、尾各一個全回轉(zhuǎn)推進器組成，而推進器的回轉(zhuǎn)是靠步進電機驅(qū)動的，為使推進器回轉(zhuǎn)到期望的方向，必須對步進電機的輸出角位移進行控制，AbstractSupportedbyNationalHighTechnologyResearch2)Themaindrivesystemconsistsoftwothrustersbeinginstalledinthebowandsternrespectivelybothofwhichcanturnaroundi

5、n360degreerange.Thereforeasfarasthedesignofcontrolsystemofthevehicleisconcerneditshouldhavebeenvalidatedinafullphysicalenvironmentbeforeitisappliedtothevehicle.Afterundertakingthetaskofdesigningcontrolsystemforthevehicle

6、UnderwaterEngineeringResearchInstituteofShanghaiJiaoTongUniversitydevelopedaselfpropelledmodelofthevehicleandhaddonealotofresearchandtestworkbasedonthemodel:1)Measuredthehydraulicdynamicdiferentialcoeficientsanddragcoeff

7、icientsofthemodelinNationalKeyLaboratoryofOceanEngineering2)Establishedthemathematicalmodelofmodelmaneuveringaccordingtothetestdata3)Designedthecontrolsystembasedonthemathematicalmodelandvalidatedthecontrolsystemnumerica

8、lly4)ValidatedthecontrolsystemwithfullphysicalmeansinNationalKeyLaboratoryofOceanEngineeringandsofarthecontrolsystemhavebeenvalidated.HavingbeenapostdoctoralresearchfellowwithCollegeofNavalArchitecture&OceanEngineeringSh

9、anghaiJiaoTongUniversitysinceNovember1999theauthorhadbeentakingpartinthedesignandtestofthecontrolsystemoftheselfpropelledmodel.Mainlyintroducingtheworkdonebytheauthorthisreportcanbedividedintofivechapters:(1)Anintroducti

10、ontothecontrolsystemoftheselfpropelledmodel.Thecomponentsprincipleofoperationandcontrolschemesofthecontrolsystemaredescribedinthischapteralsotheproblemsthatremainunresolvedarepointedout.(2)Servoloopdesignfortheturningmec

11、hanism.Thecontrolsystemofoutputangleofthesteppermotorisdesignedinthischapter.(3)Controlsystemdesignfortheauxiliarymanualoperation.Theauxiliarymanualoperationisanadvancedmannerofmanualoperationbasedonthestabilityaugmentco

12、ntrolsystemofcourseandlateralcommanddivider.Theformermakesspeedofyawingproportionstotheyawingmoment.Thelaterdividesthreecommands(longitudinalthrustlateralthrustandyawingmoment)tofourcommands(twothrustcommandsandtwoforced